Socket通信原理

Socket通信原理
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Socket 是一组调用接口、是{ 应用层与TCP/IP协议族 }通信的中间软件抽象层. 调用接口是TCP/IP协议族的API函数

TCP/IP协议族包括传输层、网络层、链路层 TCP、UDP、IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP

Socket接口将复杂的TCP/IP协议族隐藏，给用户提供一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据以符合指定的协议。

socket的基本操作
socket()函数、bind()函数、listen()函数、
connect()函数、accept()函数、
read()函数、write()函数、close()函数等

Unix/Linux基本哲学之一就是一切皆文件
都可以用 open –> write/read –> close 模式来操作

服务器端：socket() —> bind() —> listen() —> accept() —> read() || write() —> close()
—客户端：socket() —> connect() —> wirte() || read() —> close()

服务器：创建并初始化socket实例、绑定端口号、监听端口号、阻塞等待客户端连接
客户端：创建并初始化socket实例、连接服务器、连接成功即TCP双向通信通道建立

客户端发送请求数据、服务器接受请求数据、
服务器处理请求数据、
服务器发送响应数据、客户端接受响应数据、
客户端与服务器关闭连接，此双向交互结束。

本地的进程间通信(IPC)方式可以总结4类：
* 消息传递（管道、FIFO、消息队列）
* 同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
* 共享内存（匿名的和具名的）
* 远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

网络中进程之间如何通信：
1. 首要解决的问题是如何唯一标识一个进程
2. TCP/IP协议族利用(ip地址、协议、端口)三元组就可以标识网络中的进程
3. 使用TCP/IP协议的应用程序通常采用应用编程接口：UNIX BSD的socket，来实现网络进程之间的通信

• 无连接套接字传输效率高，但是不可靠，有丢失数据包、捣乱数据的风险；
• 有连接套接字非常可靠，万无一失，但是传输效率低，耗费资源多。

SOCK_STREAM "流格式套接字、面向连接的套接字"
SOCK_STREAM 是一种可靠的、双向的通信数据流，数据可以准确无误地到达另一台计算机，如果损坏或丢失，可以重新发送。
SOCK_STREAM 有以下几个特征：数据在传输过程中不会消失、数据是按照顺序传输的、数据的发送和接收不是同步的
SOCK_STREAM 比喻成一条传送带、较晚传送的数据不会先到达，较早传送的数据不会晚到达，这就保证了数据是按照顺序传递的。
流格式套接字的内部有一个缓冲区（也就是字符数组），通过 socket 传输的数据将保存到这个缓冲区。
接收端在收到数据后并不一定立即读取，只要数据不超过缓冲区的容量，接收端有可能在缓冲区被填满以后一次性地读取，也可能分成好几次读取。
例如：浏览器所使用的 http 协议就基于面向连接的套接字，因为必须要确保数据准确无误，否则加载的 HTML 将无法解析。

SOCK_DGRAM "数据报格式套接字、无连接的套接字"
SOCK_DGRAM 是一种不可靠的、不按顺序传递的、以追求速度为目的的套接字
计算机只管传输数据，不作数据校验，如果数据在传输中损坏，或者没有到达另一台计算机，是没有办法补救，无法重传的。
因为数据报套接字所做的校验工作少，所以在传输效率方面比流格式套接字要高。
强调快速传输而非传输顺序、传输的数据可能丢失也可能损毁、限制每次传输的数据大小、数据的发送和接收是同步的
数据报套接字也使用 IP 协议作路由，但是它不使用 TCP 协议，而是使用 UDP 协议，即用户数据报协议

int socket(int domain, int type, int protocol);
domain：即协议域，又称为协议族（family）
type：指定socket类型。
protocol：故名思意，就是指定协议。

常用的协议族有: 
AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或称AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。
协议族决定了socket的地址类型，在通信中必须采用对应的地址，
如AF_INET决定了要用ipv4地址（32位的）与端口号（16位的）的组合、AF_UNIX决定了要用一个绝对路径名作为地址。

常用的socket类型有：
SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等

常用的协议有: 
IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，
分别对应TCP传输协议、UDP传输协议、STCP传输协议、TIPC传输协议。